CN1641125A - 一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于防止预应力轻质混凝土构件在施加预应力过程中锚固端部位因局部应力过大而开裂的方法。一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：包括如下步骤：1)扎钢筋笼；2)制备混凝土：a).制备轻集料混凝土；b).制备次轻混凝土；3)浇注混凝土：先在两端浇注次轻混凝土，后在中间浇注轻集料混凝土；所述两端浇注次轻混凝土的长度L，按下式计算：L＝(0.8～1.2)B，次轻混凝土干容重W，W＝1950～2200kg/m3；4)浇注混凝土后养护3－7天，当混凝土强度达到设计强度的70－80％时，按规范进行预应力张拉；5)锚固。本发明能有效地防止锚固端开裂。

Description

一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于防止预应力轻质混凝土构件在施加预应力过程中锚固端部位因局部应力过大而开裂的方法。
背景技术
混凝土构件在施加预应力过程中，锚固端处于局部应力集中状态，锚固端混凝土容易出现纵向裂缝，进而危及结构的安全性。轻集料混凝土(或称轻质混凝土)由于具有自重轻，比强度高等性能优势，在大跨度结构与桥梁工程中具有十分广阔的应用前景。但是，轻集料强度低、脆性突出，抗拉强度低，因此轻集料混凝土构件在施加预应力时对构件端部的进行抗裂设计非常必要。
目前，为防止混凝土构件预应力施加过程中出现锚固端局部开裂，一般通过在锚固端设置抗裂钢筋来实现。对于轻集料混凝土构件，由于轻集料混凝土的抗拉强度低，因此在预应力过程中仅仅通过抗裂钢筋设计难以达到防止裂缝产生的目的，还必须对锚固端材料进行设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，它能有效地防止锚固端开裂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：包括如下步骤：
1)按设计图纸和设计规范扎钢筋笼，放置波纹管和预应力钢筋；
2)制备混凝土：a).按设计要求和规范制备轻集料混凝土；b).制备次轻混凝土；
3)浇注混凝土：先在两端浇注次轻混凝土，后在中间浇注轻集料混凝土；所述两端浇注次轻混凝土的长度L，按式1计算：
             L＝(0.8～1.2)B                  式1
L为构件端部使用次轻混凝土的合理长度，单位m；B为构件端部高度，单位m，构件越长，L取上限，构件越短，L取下限；
4)浇注混凝土后养护3-7天，当混凝土强度达到设计强度的70-80％时，按规范进行预应力张拉；
5)锚固。
所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量(Kg/m3)为：水180～170、水泥400～450、粉煤灰50～80、砂640～690、轻集料280～320、碎石350～380，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的0.7～0.8％。
所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量(Kg/m3)为：水170～160、水泥450～500、粉煤灰50～80、砂660～690、轻集料240～280、碎石380～400，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的0.8～1.0％。
所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、硅灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量(Kg/m3)为：水160～150、水泥480～500、粉煤灰50～80、硅灰20～30、砂680～710、轻集料200～240、碎石400～420，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的1.0～1.2％。
在预应力施加过程中，锚固端混凝土出现开裂的关键原因有两点：一是局部应力过大，混凝土承压能力不足，抗拉强度低；二是轻集料混凝土弹性模量低(26～30GPa)，在预应力张拉过程中产生的变形较大，开裂趋势增强。工程经验表明，预应力施加过程中，锚固端混凝土局部压应力可达到50MPa以上，拉应力可达到4MPa以上，轻集料混凝土往往抗压强度可达到，但抗拉强度较低，一般只有2～3MPa。相比轻质混凝土，普通混凝土与次轻混凝土的抗拉强度高，但是普通混凝土容重达到2400kg/m3以上，较轻集料混凝土重许多，如果在构件端部使用普通混凝土将使构件的自重增加，降低构件承载能力。并且，普通混凝土与轻集料混凝土的变形性能差别大(如C50普通混凝土弹性模量为40GPa左右，LC50轻集料混凝土弹性模量为26GPa左右)，如果在端部使用普通混凝土，端部与中间部位两种混凝土在温度应力作用下将形成应力梯度，进而导致结构内部出现应力，危及结构使用的安全性。而如果在端部使用抗拉强度较轻集料混凝土高、自重较轻集料混凝土增加较小、弹性模量高于轻集料混凝土，但变形性能较轻集料混凝土相对接近的次轻混凝土对于锚固端局部防裂将具有非常显著的效果。
本发明的特点是在轻集料混凝土(轻质混凝土)构件端部使用高强的次轻混凝土。次轻混凝土既不同于普通混凝土，也不同于轻集料混凝土，其容重介于普通混凝土与轻集料混凝土之间，为1950～2200kg/m3，该混凝土的抗拉强度较轻集料混凝土高，脆性低。采用次轻混凝土既可使构件的自重增加较小，不影响结构的承载能力，又可以起到防止预应力过程端部开裂的作用。本发明通过在构件两端采用抗拉强度高、抗裂能力强的次轻混凝土，防止了大型预应力轻质混凝土构件在施加预应力过程中因局部应力过大导致的端部开裂问题。
附图说明
图1为本发明方法的结构示意图
图中：1-次轻混凝土，2-轻集料混凝土，3-预应力钢筋。
具体实施方式
实例1：
一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，包括如下步骤：
1)根据设计图纸，按设计规范扎钢筋笼，放置波纹管与预应力钢筋3；
2)制备混凝土：a).按现有技术制备轻集料混凝土；如轻集料混凝土LC50，其组成配比见下表：
                          LC50轻集料混凝土配合比：
                     每一立方混凝土各种原材料用量(Kg/m3)
    水   水泥 粉煤灰     砂   轻集料 FDN萘系高效减水剂(水泥用量的％)
 180～170  400～450   50～80   640～690  470～530      0.7～0.8
b).制备次轻混凝土CC50，其组成配比见下表：
                        CC50次轻混凝土配合比：
                    每一立方混凝土各种原材料用量(Kg/m3)
    水   水泥 粉煤灰   砂   轻集料   碎石 FDN萘系高效减水剂(水泥用量的％)
180～170  400～450   50～80  640～690  280～320  350～380      0.7～0.8
次轻混凝土的技术指标如下：
力学性能：28d抗压强度50-80MPa，抗拉强度4.0MPa以上。
干表观密度：1950-2200kg/m3
弹性模量：30-35GPa；
抗渗等级：P8以上；
抗冻等级：≥F300；
坍落度：160～200mm；
扩展度：370～680mm；
28d干缩率：≤200×10-6。
所用原材料：
水泥：32.5、42.5、52.5普硅水泥(或硅酸盐水泥，矿渣水泥、粉煤灰水泥)、
细集料：砂(河砂、细度模数2.4-3.1)或机制砂(细度模数2.4-3.5)
粗集料：轻集料(粒径5-20mm、表观密度1200-1500kg/m3，堆积密度700-1100kg/m3，筒压强度≥6MPa，吸水率小于2％～8％)、普通碎石(压碎值小于13％，强度大于80MPa)
外加剂：FDN萘系高效减水剂，减水率大于20％。
配合比计算：
在轻集料混凝土配合比的基础上，通过掺加一定量的碎石按照体积比例取代轻集料，配制CC50次轻混凝土碎石取代率n的适宜范围为20％～30％，配制CC60～80高强次轻混凝土碎石取代率n的适宜范围为30％～50％。碎石取代轻集料的计算方法见式2。
碎石掺加量为Q，混凝土中原轻集料用量为M，碎石取代轻集料的体积率为n％。则碎石的掺加量Q按式2计算：
             Q＝2650·n％·M/1450                式2
混凝土轻集料实际用量按式3计算：
               M0＝M×(1-n％)                式3
3)浇注混凝土：先在两端浇注次轻混凝土1，后在中间浇注轻集料混凝土2；所述两端浇注次轻混凝土的长度L，按式1计算：
               L＝(0.8～1.2)B                  式1
L为构件端部使用次轻混凝土的合理长度，单位m；B为构件端部高度，单位m，构件越长，L取上限，构件越短，L取下限；
4)浇注混凝土后养护3-7天，当混凝土强度达到设计强度的70-80％时，按规范进行预应力张拉；
5)按常规方法锚固。
实施例2：其方法与实施例1基本相同，不同之处在于次轻混凝土的各组份的配比不同。
次轻混凝土CC60：
                         CC60次轻混凝土配合比：
                     每一立方混凝土各种原材料用量(Kg/m3)
    水   水泥 粉煤灰   砂   轻集料   碎石 FDN萘系高效减水剂(水泥用量的％)
  170～160  450～500   50～80  660～690   240～280   380～400    0.8～1.0
实施例3：其方法与实施例1基本相同，不同之处在于次轻混凝土的组份及各组份的配比不同。
次轻混凝土CC80：
                            CC80次轻混凝土配合比：
                         每一立方混凝土各种原材料用量(Kg/m3)
    水   水泥 粉煤灰 硅灰     砂   轻集料   碎石 FDN萘系高效减水剂(水泥用量的％)
160～150  480～500  50～80  20～30  680～710  200～240  400～420     1.0～1.2

Claims (4)

1.一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：包括如下步骤：
1)按设计图纸和规范扎钢筋笼，放置波纹管和预应力钢筋；
2)制备混凝土：a).制备轻集料混凝土；b).制备次轻混凝土；
3)浇注混凝土：先在两端浇注次轻混凝土，后在中间浇注轻集料混凝土；所述两端浇注次轻混凝土的长度L，按下式计算：
              L＝(0.8～1.2)B，
L为构件端部使用次轻混凝土的长度，单位m；B为构件端部高度，单位m，构件越长，L取上限，构件越短，L取下限；
4)浇注混凝土后养护3-7天，当混凝土强度达到设计强度的70-80％时，按规范进行预应力张拉；
5)锚固。
2.根据权利要求1所述的一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量为：水180～170Kg/m3、水泥400～450Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、砂640～690Kg/m3、轻集料280～320Kg/m3、碎石350～380Kg/m3，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的0.7～0.8％。
3.根据权利要求1所述的一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量为：水170～160Kg/m3、水泥450～500Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、砂660～690Kg/m3、轻集料240～280Kg/m3、碎石380～400Kg/m3，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的0.8～1.0％。
4.根据权利要求1所述的一种预应力轻质混凝土构件锚固端防裂方法，其特征是：所述的次轻混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、硅灰、砂、轻集料、碎石和FDN萘系高效减水剂组成，每一立方混凝土各组份用量为：水160～150Kg/m3、水泥480～500Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、硅灰20～30Kg/m3、砂680～710Kg/m3、轻集料200～240Kg/m3、碎石400～420Kg/m3，FDN萘系高效减水剂为水泥用量的1.0～1.2％。
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